Смерчи

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ВИХРИ

Данные образования по форме напоминают смерчи и иногда объединяются с ними в одну группу. По существу же они резко различны. Смерчи являются частью грозовых облаков и всегда с облаками связаны. Вертикальные вихри формируются в нагретом воздухе, у земли, и никакого отношения к облакам не имеют. Очень часто они возникают при совершенно безоблачной погоде. Единственно, что у них общее — это спиральное вращение вокруг вертикальной оси.

Вертикальные вихри гораздо меньше и слабее смерчей, но не менее разнообразны. Среди них выделяются вихри: пыльные, огненно-дымовые, пепловые (вулканические), снежные, водяные и воздушные (невидимые).

Пыльные вихри представляют собой широко распространенное явление в природе. Почти нет страны на Земле, где бы они не происходили. Они обыденны настолько, что часто мы их просто не замечаем. В сухой солнечный день идешь по улице — и вдруг пыль; мелкий мусор, сухие листья начинают перед тобой кружиться все быстрее, сначала по земле, потом прыгают вверх и залепляют рот, глаза, проникают за воротник.

Немногие видели смерчи, еще меньше тех, кто наблюдал смерч-вихри, но почти нет человека, который не встречался бы с пыльным вихрем. Они не образуются только там, где нет пыли и ветра. Если спросить, а где больше всего пыли и ветра, то каждый, не задумываясь, ответит: в пустынях. Более наблюдательные люди добавят: в городах. Все они, конечно, правы.

Много лет назад мне пришлось работать в экспедиции на Памире. Вряд ли найдется место своеобразнее и красивее Крыши Мира, этой заоблачной пустыни. Бесконечен простор ее. Широкие долины уходят в синюю даль. Со всех сторон они окружены вечнобелыми гигантскими горами. Они задерживают влагу, и долинам она не достается. Месяцами, а иногда и годами там нет ни дождя, ни снега. Сухость воздуха невероятная. А где нет воды, нет и растительности. Трудно сказать, где ее меньше — в центре Сахары или на Памире. Ботаник экспедиции как-то торжественно заявила: «Сегодня я нашла богатую растительность, на один квадратный метр — два растения, правда небольшие». При рассмотрении оказалось, что растения эти были какими-то тощими, сухими и жалкими травками.

Десятки километров можно ехать по безбрежной щебневой пустыне, но самое удивительное — пыли на ней мало. Куда же она девалась? Ее подметают пыльные вихри, подметают не хуже пылесоса.

В жаркий солнечный день я ехал верхом по широкой, плоской, безжизненной долине. Подул небольшой ветерок, и пыль, и тончайший песок начали кружиться у земли, затем поднимались все выше и выше, образовался цилиндрический неправильный столб, вверху утончавшийся. Пыли и песку было мало, и столб был полупрозрачный. Немного постояв на месте, покачавшись, он быстро побежал вперед. Смотрю, и вправо от меня, и влево, и сзади — везде пыльные столбы, то больше, то меньше. Размеры вихрей средние, ширина несколько метров, высота несколько десятков метров, а иногда 100–150 м.

Невольно остановил лошадь и стал смотреть, что с ними будет дальше. Изгибаясь и изменяя форму, пыльные вихри бежали по долине. Как только они приближались к ее концу, к подножию ограничивавших ее гор, скорость бега уменьшалась, затем они останавливались, спускались все ниже и ниже, как будто садясь на землю, и наконец исчезали. Всюду образовались небольшие округленные конические кучки пыли с песком. Подобрав всю пыль со дна долины, вихри аккуратно сложили ее на склоне у подножия гор. Кучки были небольшие, но вихри бегут каждый день и подметают дно долины тщательно.

Такие вихри наблюдаются во всех пустынях мира. Детально изучены они в пустынях Индостанского полуострова. Особенно больших размеров вихри достигают в величайших пустынях Центральной Азии. Известный геолог-путешественник В. А. Обручев писал: «В пустынях и полупустынях Средней и Центральной Азии в жаркие летние дни пыльные вихри появляются сразу в нескольких местах горизонта и несутся, крутясь далеко, поднимаясь часто в воздух. На равнинах столбы пыли иногда стоят прямо, как мачты, крутясь на одном месте». Их описывали разные путешественники, отмечая обилие и высоту подъема пыли. Венгерский геолог Лосчи считает, что «вихри создаются вертикальным движением воздуха, сильно нагретого у поверхности земли; диаметр их достигает 5–10 м. Они вытягивают с земной поверхности большое количество пыли в верхние слои атмосферы, где пыль долго плавает и далеко уносится ветром».

Н. М. Пржевальский наблюдал пыльные вихри в пустынной впадине Цайдам, к северу от Тибета. Здесь они особенно многочисленны, крупные и самой разнообразной, даже причудливой формы.

Очень много пыльных вихрей в пустынях Индии и Пакистана. В жаркие тихие дни они возникают десятками. Редко вихри бывают огромных размеров. 28 февраля 1941 г. у аэродрома в Карачи прошел вихрь высотой 900 м, но пыль поднималась еще выше и неслась в виде облака. Высота 100–150 м и ширина несколько метров обычны.

Такие же вихри образуются в пустынях Египта, Палестины и Иордании, и здесь их высота колеблется от 2 до 1000 м, ширина — от 2 до 100 м. Длительность не превышает 20 мин.

Пустынная равнина — почти обязательное условие для образования больших пыльных вихрей, обязателен и сильный нагрев Земли солнцем, но жаркий климат не существен. В Арктике, на острове Элсмир, наблюдался вихрь высотой 60 м и шириной у основания 9 м, ничем не отличавшийся от африканских.

В США в пустынных и полупустынных областях пыльные вихри, или как их там называют «пыльные черти», весьма многочисленны. В одной небольшой пустынной области Калифорнии с мая по август 1946 г. прошли сотни пыльных вихрей. Согласно детальным измерениям, высота их от 3 до 1200 м, диаметр 6–60 м. Скорость передвижения определялась скоростью ветра и была небольшой — порядка 10–30 км/ч, изредка до 50 км/ч. При отсутствии ветра вихрь стоит на месте.

Детальные наблюдения, проведенные на земле и с самолета в пустынном штате Аризона, показали, что основные особенности вихрей — это быстрые спиралевидные восходящие движения воздуха, наполненного пылью. Они имеют внутреннюю полость, как у смерчей и ураганов. Интересно, что и у вихрей во внутренней полости давление резко падает.

Наблюдатели с самолета установили, что видимость пыльного вихря зависит от содержания пыли. Выше 1000–1500 м пыль не поднимается, но вращательные движения воздуха прослеживаются до высоты 4000–5000 м< На этих высотах ширина вихря 1,5–2 км.

Согласно наземным наблюдениям, при средней высоте 100–200 м некоторые большие вихри достигают 1000–1500 м. Такие вихри не только поднимают пыль, но и переносят мелких животных. Иногда у основания вихря возникают небольшие пыльные каскады, как у смерчей.

В СССР детальные наблюдения пыльных вихрей проводились на пустынной станции Репетек, среди барханов Каракумов. Они возникают на склонах песчаных гряд, обращенных к юго-востоку, к самому солнцу. Горячий воздух, спирально вращаясь вверх, увлекает за собой пыль и тончайший песок и создает высокий столб. Он растет и перемещается по извилистому пути, по движению токов воздуха. Существование его непродолжительно. Пройдя 1–2 км, он разбивается о песчаные гряды и другие препятствия. Подъемная сила вихрей невелика, ио иногда они поднимают довольно тяжелые предметы, например тюфяки, лежащие на плоской крыше одноэтажного здания.

Пыльные вихри образуются не только у Репетека. В Туркмении в долине Мургаба они достигают особенно больших размеров. Очень многочисленны около Аральского моря и в Кызылкумах, на пыльных равнинах Казахстана и Алтайского края. Много их и на целинных землях. Здесь они перемещают тонкие частицы чернозема, становясь черными пыльными вихрями.

Довольно большой пыльный вихрь наблюдал метеоролог И. В. Колобков [1954] у метеорологической станции в Михнево, под Москвой. Он пишет: «День был исключительно ясный, с сильным солнечным нагревом; дули слабые южные ветры. Около часа дня послышался сильный шум, который исходил из липового парка, среди которого находилась большая солнечная лужайка. Было видно, как группа деревьев ближе к станции раскачивается сильным ветром, в то время как соседние деревья стоят неподвижно и ветра вообще нет. Вскоре стало заметно, как прошлогодний лист захватывается ветром и, вращаясь, быстро поднимается вверх. Через несколько секунд вихрь вышел из парка и стал медленно продвигаться к северу, на станцию. Поперечник его был, судя по крутящимся листьям и веткам, 10–12 м. Совершенно отчетливо было видно вращение против часовой стрелки, быстрый подъем захваченных предметов, которые в этот момент достигли высоты около 60 м.

Приблизительно через полминуты вихрь налетел на здание станции, сорвал с угла желоб, разбил форточку. Далее он прошел к площадке, где сорвал несколько планок крыши и жалюзи метеорологической будки. В это время высота его была уже около 100 м. За пределами участка вихрь попал на полосу снега, где был как бы подрезан. Пройдя еще метров 200, он распался, выбросив все захваченные предметы». Скорость вращения в вцхре достигала 20 м/с. Мгновенное падение барометра при прохождении внутренней полости вихря было равно 1,4 мм рт. ст. Причиной образования вихря было сильное нагревание лужайки среди лип и возникновение над ней сильных восходящих вращающихся токов воздуха. Ветер сдвигал вихрь к северу.

Пыльные вихри, это интереснейшее явление, образуются везде, по всему земному шару.

Огненно-дымовые вихри. Их называют по-разному: то огненными, то дымовыми. Но поскольку в их состав входят и огонь и дым, наиболее точное название «огненно-дымовые».

Принцип их образования такой же, как у пыльных вихрей. Определенный объем воздуха, находящегося у земли, сильно нагревается. Различие заключается в том, что у пыльных вихрей нагревание производится солнцем, а у огненно-дымовых — огнем. Нагретый воздух устремляется вверх, начинает спирально вращаться, и образуется вихрь. Размеры его зависят от размеров огня. У сильных пожаров вихрь огромен и страшной силы.

Еще в 1840 г. в США расчищали лес под поля. На большой поляне было свалено громадное количество хвороста, деревьев и веток. Их подожгли. Через некоторое время пламя отдельных костров стянулось вместе, образовав огненную колонну, внизу широкую, вверху заострявшуюся, высотой 50–60 м. Еще выше огонь сменялся дымом, уходившим высоко в небо. Огненно-дымовой вихрь вращался с поразительной скоростью. Величественное и ужасающее зрелище сопровождалось громким шумом, напоминавшим раскаты грома. Сила вихря была настолько велика, что он поднимал в воздух и отбрасывал в сторону большие деревья. День был безоблачный и тихий.

Через 100 лет в США во время большого местного пожара несколько огненных колонн слились между собой. При этом сила огня увеличилась настолько, что люди, тушившие пожар, были вынуждены спасаться бегством. Диаметр вихря достигал 200–300 м, а высота –1200 м. Вихрь свободно ломал и поднимал в воздух большие деревья. В обоих случаях над огненно-дымовыми вихрями возникали кучевые облака. Даже сжигание соломы на полях иногда вызывает образование огненно-дымовых вихрей, а над ними — кучевых облаков высотой около 500 м.

Огненно-дымовые вихри неоднократно возникали во время больших пожаров в городах. В 1945 г. во время пожара после атомного взрыва в Хиросиме громадный огненно-дымовой вихрь поднял в воздух стволы больших деревьев и высосал воду из нескольких прудов.

Огненно-дымовые вихри образуются при травяных и камышовых пожарах.

Значительно менее распространены и имеют меньшие размеры другие разновидности вертикальных вихрей: пепловые, снежные, водяные и воздушные. Они почти никогда не развиваются в смерч-вихри.

Пепловые вихри возникают во время вулканических извержений. Потоки лавы дают громадные количества тепла, и над ними нередки вертикальные вихри. Участие пепла в строении этих вихрей послужило причиной их названия. Ряд таких вихрей наблюдался во время извержений Везувия, Санторина и вулканов Исландии. В СССР пепловые вихри возникли у берега острова Кунашир (Курильские острова).

Снежные вихри подобны пыльным, но воздушный вихрь наполняется не пылью, а снегом. Их наблюдали везде, где есть более или менее значительные площади, покрытые рыхлым снегом. Обычны они на наших равнинах и тундрах, на безлесных пространствах Канады и Аляски, на ледяных щитах Гренландии и Антарктиды. Случаются они и в горах, например часто у известного перевала Сен-Бернар в Альпах.

По своим размерам снежные вихри не уступают пыльным. На Земле Адели, в Антарктиде, снежные вихри достигают громадных размеров — до 100 м и более в диаметре и до 1–1,5 км высотой. Переходя на поверхность моря, они превращаются в колонны водяных брызг высотой до 1200 м. Такой вихрь уже можно назвать водяным.

Водяные вихри подобны пыльным, но образуются они на поверхности моря или больших озер и минеральная пыль заменяется водяной пылью и брызгами.

В июле 1949 г. в штате Вашингтон в теплый солнечный день при безоблачном небе на поверхности озера возник высокий столб из водяных брызг. Он существовал всего несколько минут, но обладал значительной подъемной силой. Надвинувшись на берег озера, он поднял довольно тяжелый моторный бот длиной около 4 м, перенес его на несколько десятков метров и, ударив о землю, разбил на куски. Пример большого водяного вихря, развившегося в смерч-вихрь, описан выше.

Водяные вихри наиболее распространены там, где поверхность воды сильно нагревается солнцем, — в тропических и субтропических зонах.

Воздушные вихри состоят из чистого воздуха, без примесей, поэтому невидимы и наблюдаются крайне редко, Описывается такой случай. Двое мужчин в жаркий летний день шли вдоль берега небольшой речки, сплошь заросшего густой травой. Пыли не было совершенно. Они завернули на мостик через речку и шли рядом. Вдруг что-то зашумело и порыв ветра, словно пройдя между ними, разъединил их. Через секунду все стихло, а мужчины остались стоять у перил по обеим сторонам моста, с недоумением смотря друг на друга. Это прошел воздушный вихрь.

Мы уже не раз говорили о разных загадках, связанных с маломерными вихрями, пытались понять, почему все вихри вертятся? Возникают и другие вопросы. Почему, когда горит солома, нагретый воздух поднимается не по прямой линии, а по спирали и начинает кружиться? Так же ведет себя в пустыне горячий воздух. Почему он не идет просто вверх, без всякой пыли? То же происходит с водяной пылью и брызгами, когда горячий воздух проносится над поверхностью воды.

Данные явления мы наблюдаем почти каждый день, но причины от этого не становятся яснее. Пожалуй, проще всего спиральное кружение воздуха связать с вращением Земли. Другой вопрос: почему нагретый воздух не просто поднимается вверх, а увлекает за собой пыль и другие мелкие частицы, в том числе и частицы воды? Ответ опять же прост: потому что воздух кружится, а частицы воздуха трутся о другие частицы. Раз поднимает — значит трение.

Возникают и другие вопросы со словом «почему». Скажем, один смерч страшный и разрушительный, а другой безобидный и слабый; один вихрь имеет высоту всего 10 м, а другой — 1200 м; один смерч все время идет на северо-восток, как ему в северном полушарии и полагается, а другой возьмет и завернет на северо-запад, перпендикулярно первому.

Ответить на подобные вопросы часто трудно. Вихри движутся и образуются в определенных метеорологических условиях, разобраться в которых не так просто. Недаром мы иногда не верим прогнозам погоды. Это случается, когда метеорологические условия настолько сложны, что фактически невозможно предугадать, как они будут развиваться. Вот здесь мы и сталкиваемся с ошибочными прогнозами; впрочем, они и не могут быть другими. Например, идут навстречу друг другу два громаднейших воздушных вихря. Над вами, над той местностью, где вы живете, они должны встретиться, Какой возьмет верх?

Остановится антициклон — погода будет прекрасная; победа циклона принесет ветер, облака, дождь. А кто победит, узнать трудно, иногда просто невозможно. Вот тут-то предсказатель погоды и ошибается, а винить его нельзя. То же самое относится к смерчам и другим вихрям.

Будем надеяться, что в недалеком будущем мы настолько научимся разбираться в метеорологических условиях, что и предсказания погоды будут правильны и будет известно, почему один смерч сильный, а другой слабый, почему один идет к востоку, а другой — к западу.